科学家揭示复杂应变对柔性磁性薄膜的调控机制
近年来，柔性磁传感器因其独特的可变形性与非接触、矢量探测能力，成为柔性电子器件的重要研究方向。然而，在制备与使用过程中，多种应变效应会显著影响其性能的稳定性。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所的研究团队此前通过多种手段，包括衬底弯曲、机械拉伸和各向异性热膨胀，成功实现了对柔性磁性薄膜中均匀应变的定量控制。该研究揭示了应变对柔性铁磁薄膜及交换偏置异质结磁各向异性的调控机制，并提出了多场耦合生长与界面调制等策略，有效提升了柔性磁性薄膜在应变条件下的性能稳定性。近期，该团队进一步拓展研究视角，深入探索复杂应变对柔性磁性薄膜的调控规律。
研究人员以具有磁斯格明子结构的Pt/Co/Ta多层膜为研究对象，采用预拉伸处理的弹性聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为基底，并结合磁控溅射技术，利用薄膜与基底之间模量的差异，在释放预应变后，于Pt/Co/Ta薄膜中构建出微褶皱结构，并诱导出非均匀应变分布。通过磁力显微镜观测发现，在不同磁场作用下，斯格明子的密度和尺寸呈现出空间非均匀性特征，并在褶皱波峰两侧呈现出不对称分布。
具体而言，在负应变梯度区域，斯格明子表现出更高的稳定性和密度，其尺寸也更大；而在正应变梯度区域则呈现出相反的趋势。利用面内应变梯度，研究人员实现了在1 μm-2至13 μm-2范围内的连续斯格明子密度调控，尺寸变化范围可达85 nm至133 nm，调控效果显著优于均匀应变条件下的结果。
微磁学模拟进一步表明，这种现象源于应变梯度打破局部反演对称性，从而有效调制界面交换作用。该调控方式展现出良好的可逆性和循环稳定性，即使经过多次拉伸—释放循环后仍能保持稳定的调控能力，并具有拓展至其他铁磁多层膜体系的潜力。
该研究不仅为深入理解复杂应变对磁敏材料的调控机制提供了理论基础，也为设计具有优异应变稳定性的柔性磁传感器提供了新的技术路径。
相关研究成果已发表在国际权威期刊《先进材料》（Advanced Materials）上。该项目的研究工作得到了国家自然科学基金的支持。
褶皱Pt/Co/Ta多层膜的制备、形貌、磁性表征与应变分布
磁斯格明子密度、尺寸的不对称分布与可逆性调控